繊維植毛電極によるER効果を用いた高機能液圧制御弁および高機能液圧サーボシステム

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10875036
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 横田 眞一 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (10092579)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 和弘 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (00220632) ; 近藤 豊 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (80293059)
• Keywords: フルイドパワーシステム / 繊維 / ERバルブ / ER効果 / 植毛電極 / サーボシステム / 実験 / 動特性

Research Abstract

ごく最近,ER流体を用いなくても,繊維を植毛した電極により一般的な絶縁性流体に電界を印加することで,ER効果が発現することが千葉大の大坪らにより報告された.本研究課題はこの新しいER効果をフルイドパワーシステムへ応用し,新しい液圧制御弁(植毛ERバルブ)を実現することを目的としている.本年度は,主に植毛電極によるER効果の基本特性解明実験,液圧アクチュエータを制御可能な4ポート液圧制御弁の試作,液圧制御弁数学モデルの確立をおこなった.実施結果の具体的内容は以下のとおりである,
まず,昨年度に本研究で試作した2ポート植毛ERバルブを用いて,作動流体や植毛の材質などの様々な因子の影響を調べた.その結果,ECF流体(Electro-conjugate Fluid)は一般に油圧システムで用いられている鉱油系作動油に比べ,より大きなER効果を示すこと,植毛材質にグラファイトを混合するとER効果は大きくなるが同時に放電しやすくなるため,安定して電界が印加できなくなること,ER効果が流量,電極間隔,電極長さによらないこと,などを明らかにした.また,これらの結果に基づき,2ポート植毛ERバルブ静特性数学モデルを提案した.ついで,実用に近い形として4ポート植毛ERバルブを提案および試作した.設計に際しては,前述の数学モデルをもとに設計した.提案する4ポート植毛ERバルブは4つの植毛電極で構成され,各電極に印加する電界を変えることで,2つの出力ポートに差圧が生じ,負荷圧力を得ることができるものである.試作したバルブは外形寸法85×80×170mmで,供給圧1.8MPaで平均0.18MPaの負荷圧力を得た.さらに,実際に液圧ピストンシリンダと試作した4ポート植毛ERバルブによりサーボ系を構成し,ピストン変位を振幅±5mm,周波数0.05Hz,正弦波に追従させることに成功した.

Research Products

• [Publications] 横田 眞一: "植毛電極による誘電液体の粘度増加を用いた液圧制御弁(植毛ERバルブの静特性および動特性)"日本機械学会第76期全国大会講演論文集IV. 206-207 (1998)
• [Publications] 近藤 豊: "植毛電極による誘電液体の粘度増加を用いた液圧制御弁(植毛ERバルブの静特性および数学モデルの検討)"計測自動制御学会第17回流体計測第14回流体制御合同シンポジウム講演論文集. 135-138 (1999)